قلب پلوتو روز اول اینجا نبوده!

* به نظر می‌رسد دشت بزرگ و پوشیده از یخ نیتروژن روی پلوتو و همچنین وجود احتمالی یک اقیانوس آب مایع زیر آن باعث شده بوده در درازنای میلیون‌ها سال، سرتاسر پوسته‌ی این سیاره‌ی کوتوله جابجا شود.
جابجایی قلب: این پویانمایی gif نشان می‌دهد که چگونه پوسته‌ی پلوتو در واکنش به انباشت یخ‌های گریزا (فرّار) در دشت اسپوتنیک (نیمه‌ی سمت چپ "قلب" پلوتو) جابحا شد. دشت اسپوتنیک از شمال باخترِ جایگاه کنونی آغاز به کوچیدن کرد، و با انباشته شدن یخ‌ها درون آن، کِشندهای شارون هم باعث شد کل این سیاره‌ی کوتوله بچرخد. اگر انباشت یخ در دشت اسپوتنیک هنوز هم ادامه داشته باشد، پس پلوتو باز هم به چرخش خود ادامه خواهد داد. اندازه‌ی بزرگ‌تر (۵.۱ مگابایت)
همین یکی دو دهه پیش بود که تلسکوپ فضایی هابل وجود یک ویژگی روشن همیشگی را بر روی پلوتو و در سمتی از آن که همیشه دور از ماه بزرگش، شارون است را نشان داد. فضاپیمای نیوهورایزنز که سال گذشته از کنار پلوتو گذشت هم این سطح بسیار روشن که اکنون به نام دشت اسپوتنیک شناخته می‌شود را نمایان کرد که نیمه‌ی باختریِ یک پهنه‌ی قلب-مانند بزرگ‌تر به نام منطقه‌ی تامبا را تشکیل می‌دهد.

دانشمندان سیاره‌ای از دیدن دشت اسپوتنیک شگفت‌زده شدند زیرا روی سطح ۱۰۰۰ کیلومتری آن هیچ دهانه‌ای وجود ندارد (بنابراین بسیار جوان است)، با رشته‌کوه‌هایی از آب یخ‌زده در بر گرفته شده، و یخ‌رودهایی (جریان‌هایی یخچال-مانند) روی آن دیده می‌شود. بی‌شک دشت اسپوتنیک نمایان‌ترین ویژگی زمین‌شناختی پلوتو است و احتمال می‌رود یک حوضه‌ی برخوردی باستانی باشد که در گذر زمان تا اندازه‌ای با یک لایه‌ی نازک یخ نیتروژن، متان، و مونوکسید کربن پر شده.

اگر دشت اسپوتنیک می‌خواسته رو به استوا جابجا شود،
می‌بایست جرم‌توده‌ای بیش از پوسته‌ی پیرامونش می‌داشته.
این جرم‌توده توسط سه چیز می‌توانسته فراهم شده باشد:
لایه‌ی یخ نیتروژن (سبز)، رشته کوه‌های پیرامونش، یا
توده‌ای از مایع که از اقیانوس زیرین بالاتر آمده.
اکنون بر پایه‌ی دو پژوهش تازه، این که دشت اسپوتنیک تقریبا درست روی نقطه‌ای از پلوتو که مخالف شارون است جای دارد تصادفی نیست -از نظر آماری، این که دشت اسپوتنیک از آغاز در اینجا پدید آمده باشد تنها ۵% است- بلکه به این دلیل اینجاست که خود شارون عملا پوسته‌ی پلوتو را کشیده و به جای کنونی آورده. ژئوفیزیکدانان این جابجایی پوسته را یک "سرگردانی قطبی واقعی" (true polar wander) می‌نامند و دلیلش اینست که اجرام چرخان گرایش به این دارند که جهت خود را به گونه‌ای میزان کنند تا جاهای با جرم بیشتر به استوا آمده و مناطق کم‌جرم‌تر به قطب‌ها بروند.

چهار ژئوفیزیکدان به رهبری جیمز کین از دانشگاه آریزونا در پژوهشنامه‌ی شماره‌ی ۱۷ نوامبر نشریه‌ی نیچر نوشته‌اند که این دشت بزرگ در آغاز بسیار دورتر، در شمال پلوتو، نزدیک عرض جغرافیایی ۶۰ درجه بوده و کم کم به سمت استوا جابجا شده است. به نوشته‌ی آنها: «دشت اسپوتنیک نمی‌توانسته به طور شانسی در هر جایی پدید آمده باشد. جایگاه‌های آغازین آن محدود به مناطقی در تنها یک-چهارمِ شمال روی سمتِ مخالفِ شارونِ پلوتو می‌شوند.»

آنها یک شبیه‌سازی انجام دادند تا ببینند سطح پلوتو در مدت این جابجایی آرام، و همچنین یخ بستن تدریجی یک اقیانوس زیرسطحی در آغاز تاریخ آن چه تنش‌هایی را باید تحمل می‌کرده و دچار چه نوع شکستگی‌هایی می‌شده. شکستگی‌هایی که در این شبیه‌سازی پدید آمد با چیزهایی که اکنون روی پلوتو دیده می‌شود به خوبی همخوانی دارد. [تصویر سوم را ببینید] کین در نشست رسانه‌ای دانشگاه آریزونا گفت: «این مانند یخ زدن مکعب‌های یخی است. آب در اثر یخ زدن منبسط می‌شود. این فرآیند در یک سیاره باعث شکسته شدن سطح پیرامون سیاره شده و گسل‌‌هایی که امروزه روی پلوتو می‌بینیم را پدید می‌آورد.»

با این وجود، دشت اسپوتنیک که اکنون مرکز آن در ۱۷۶ درجه‌ی خاوری و ۲۴ درجه‌ی شمالی جای دارد، یک گودی بزرگ است [یعنی می‌بایست جرم کمتری را در خود انباشته باشد]، پس چرا در همان قطب شمال نمانده؟ یک سرنخ، یخ‌های نیتروژن درون آنست که با انباشته شدن، یک لایه به ضخامت چند صد متر ساخته‌اند. یخ نیتروژن چگالی بیشتری نسبت به یخ آب دارد (۱.۰۲۷ در برابر ۰.۹۳۴ گرم بر سانتیمتر مکعب)، پس در واقع ورقه‌ای با انبوه جرمی بسیار بیشتر است.

به گفته‌ی کین، با انباشت یخ به اندازه‌ی کافی -شاید به ضخامت چند صد متر، تاثیرگذاری آن بر پیکره‌بندی سیاره هم آغاز شد و جهت‌گیری‌اش را تغییر داد.، به گونه‌ای که پس از چندین میلیون سال، کل سیاره را چرخاند. به بیان دیگر، پلوتو سیاره‌ی [کوتوله‌ای] است که شکل و جایگاهش در فضا توسط آب و هوایش کنترل می‌شود.
بالا: الگوی تَرک‌ها و دیگر ویژگی‌های زمین‌ساختی که روی پلوتو دیده شده. پایین: الگویی که بر پایه‌ی شبیه‌سازی‌ها درست شده و تاثیر انبساط سرتاسری (در اثر یخ زدن پوسته)، انباشت جرم، و سرگردانی قطبی واقعی بر سطح پلوتو را نشان می دهد. چنان چه می‌بینیم، این دو الگو با یکدیگر همخوانی دارند. اندازه‌ی بزرگ‌تر
ولی به گفته‌ی گروهی از دانشمندان ماموریت نیوهورایزنز به رهبری فرانسیس نیمو از دانشگاه کالیفرنیا، یک ورقه‌ی یخ به تنهایی برای پاسخ به این پرسش بسنده نمی‌کند. در پژوهشنامه‌ی دیگری که از سوی این گروه در نشریه‌ی نیچر منتشر شده برآورد کرده‌اند که این یخ نیتروژن دستکم می‌بایست ۴۰ کیلومتر ژرفا داشته باشد تا بتواند این دشت را از قطب به استوا جابجا کند. این ضخامت پذیرفتنی و توجیه‌پذیر نیست، از همین رو گروه نیمو استدلال می‌کنند که جرم افزوده‌ی این بخش ناشی از یک لایه‌ی گسترده‌‌ی آب زیر آنست که بر روی اقیانوس درونی‌اش جای گرفته [تصویر دوم را ببینید]. نیمو می‌گوید: «این اقیانوس یک حفره‌ی بزرگ و بیضیگون زیر سطح است، بنابراین جرم افزوده می‌بایست جایی در زیر سطح پنهان شده باشد. یک اقیانوس می‌تواند راهی طبیعی برای رسیدن به اینجا باشد.»

به گفته‌ی گروه نیمو، برخوردی که دشت اسپوتنیک را پدید آورد به احتمال بسیار سوراخی به ژرفای ۷ کیلومتر در پوسته‌ی یخی پلوتو درست کرد. این نازک شدن پوسته باعث شد اقیانوس زیرین (که احتمالا آمیزه‌ی پرفشاری از آب و گونه‌ای "ضدیخ"، مانند آمونیاک است) پوسته را بشکافد و بیرون بزند و یک توده‌ی "عدسی-مانند" از آب مایع نزدیک سطح پدید آورد. و از آنجایی که آب مایع چگال‌تر از آب یخ‌زده است، کل این عدسی مایع بر چگالی جرم پلوتو زیر دشت اسپوتنیک افزود (یک "جرم‌توده" (mascon)، مانند چیزی که زیر بسیاری از دریاواره‌های ماه وجود دارد). سپس یخ نیتروژن بر روی سطح انباشته شده و باز هم افزوده‌ی جرم در ناهماهنگی جرمی دشت اسپوتینک را بیشتر کرد. [و این باعث شد کشش بیشتری از سوی شارون بر پلوتو وارد شده و کل آن را بچرخاند.]
تغییر جهت پلوتو: دشت اسپوتنیک (نیمه‌ی سمت چپ "قلب پلوتو) به احتمال بسیار در پی برخورد یک دنباله‌دار به سطح آن پدید آمده. این دشت نخست در شمال باختری جایگاه کنونی‌اش بود، و سپس کم کم با انباشته شدن یخ‌های گریزا (فرّتر) بر رویش، جایش را تغییر داد و به اینجا رسید.
پس شواهد نیرومندی برای این وجود دارد که قلب پوشیده از یخ پلوتو (دشت اسپوتنیک) جابجا شده، و شاید کوچ آن به استوا باز هم به آرامی ادامه پیدا کند. شبیه‌سازی‌های اقلیمیِ دانشمندان ام‌آی‌تی نشان می‌دهد که سطحِ تقریبا تمام-سفید دشت اسپوتنیک نور خورشید را به اندازه‌ای کم جذب می‌کند که به یک "تله‌ی سرد" (cold trap) برای یخِ به شدت گریزای نیتروژن تبدیل شده است. و کجی بی‌اندازه‌ی محور چرخش پلوتو هم باعث شده به همین اندازه سرد باقی بماند. در گزارش رسانه‌ای ام‌آی‌تی آمده: «ویژگی استوا اینست که اگر یک سطح روشن روی آن باشد، چون هرگز گرم‌تر یا سردتر نمی‌شود، بنابراین همیشه دمایش پایین می‌ماند. اگر یخ روی استوا باشد، سر جایش خواهد ماند و آب نخواهد شد.»

کین می‌گوید: «در هر دور چرخش پلوتو به گرد خورشید، کمی نیتروژن روی قلب آن انباشته می‌شود. اندیشه‌ی کج شدن کل یک سیاره‌ در اثر چرخه‌ی مواد گریزایش چیزی نیست که بسیاری از مردم تاکنون واقعا به آن فکر کرده باشند.»

--------------------------------------------
به کانال تلگرام یک ستاره در هفت آسمان بپیوندید:

واژه نامه:
nitrogen - Pluto - crust - Hubble Space Telescope - moon - Charon - New Horizons - Sputnik Planitia - heart - Tombaugh Regio - glacier - geologic - impact basin - methane - carbon monoxide - true polar wander - equator - pole - Nature - James Keane - University of Arizona - subsurface ocean - fault - depression - north pole - planet - Francis Nimmo - University of California - UCSC - water - antifreeze - ammonia - mass concentration - mascon - Moon - maria - Alissa Earle - Richard Binzel - MIT - spin axis - Sun - crater - tectonic - expansion - dwarf planet

منبع: skyandtelescope

0 دیدگاه شما:

Blogger template 'Browniac' by Ourblogtemplates.com 2008

بالای صفحه